DE2417986A1

DE2417986A1 - Dynamische druckregelvorrichtung

Info

Publication number: DE2417986A1
Application number: DE19742417986
Authority: DE
Inventors: Rodney J Groleau; Donald C Paulson
Original assignee: Control Process Inc
Current assignee: Control Process Inc
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1974-11-07
Also published as: JPS5841187B2; DE2417986C3; US3840312A; GB1420725A; CA1003532A; DE2417986B2; JPS5052169A

Description

DR. I. MAAS

DR. G. Sf⁵OTT

8Ö0O ΓV-Gr=C;-:::.Ό 4 J

LEISöHHMSns TR. 299

TEL. 3592201/2G5

COHTROl PROCESS, INC. Plantsville, Connecticut, V.St.A.

Dynamische Druckregelvorriolrfrang

Die Erfindung betrifft eine dynamische Druckregelvorrichtung .

Es ist seit langem bekannt, daß Unterschiede bezüglich des Drucks des Werkstoffs, der in einer Hohlform einer Spritzmaschine oder dergleichen geformt oder in einer Hohlform einer Spritzgießmaschine gegossen werden soll, die häufigste Ursache dafür ist, daß an den herzustellenden Normteilen Grate entstehen, daß der Hohlform bei einem bestimmten Arbeitszyklus eine zu geringe Werkstoffmenge zugeführt wird, und daß die hergestellten Formteile ungleichmäßige Eigenschaften erhalten. Insbesondere beim Betrieb von Spritzmaschinen können Druckschwankungen auftreten, die ihre Ursache in Änderungen der Viskosität des Materials, d.h. des zu formenden Kunststoffs, haben. Solche Schwankungen oder Änderungen sind gewöhnlich entweder auf Temperatur-

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Schwankungen oder auf Abweichungen bezüglich des Molekulargewichts zurückzuführen. Weiterhin kommen Druckschwankungen vor, die ihre Ursache in Abweichungen des Betriebsverhaltens der Maschine von der Norm haben, z.B. in einem fehlerhaften Arbeiten des Zeitgebers, in unterschiedlichen öltemperaturen, einem unterschiedlichen Ansprechen hydraulischer Einrichtungen usw. Ferner lassen sich Druckschwankungen auf Fehler des Bedienungspersonals zurückführen; beispielsweise kann die Bedienungsperson Zeitgeber oder dergleichen falsch eingestellt haben.

Bei den meisten Ausschußteilen hat es sich gezeigt, daß die Fehler während der "Füll"-Periode entstehen, d.h. während der Werkstoff der Hohlform zugeführt wird, sowie während "Packungs"-Perioden, d.h. während des Erstarrens des Werkstoffs in der Eohlform im Verlauf eines Arbeitszyklus. Gerade während dieses Teils des Arbeitszyklus, d.h. während des "Füllens" und des "Packens", entwickelt sich die Orientierung des Werkstoffs, ws wird ein molekulares Packen des Werkstoffs eingeleitet, und es treten die höchsten Drücke auf. Jede Abweichung oder Ungleichmäßigkeit bezüglich der Dynamik, mit der sich die Vorgänge des Füllens und Packens vollziehen, führen zu Unterschieden bei den erzeugten Formteilen.

Während sich die Hohlform mit dem Werkstoff füllt, steigt der Druck in der Hohlform langsam an, bis das Packen bzw. das Festdrücken einsetzt, woraufhin der Druck schnell ansteigt. Diesen Teil des Arbeitszyklus der Maschine kann man als den "dynamischen" Teil bezeichnen. Zeigt der Druck in der Hohlform ein zu langsames Ansteigen an, oder wird der Druckanstieg zu früh unterbrochen, entstehen unvollständige Formteile, da der Werkstoff Gelegenheit erhält, zu erstarren, bevor die Hohlform vollständig gefüllt worden ist, oder bei Mehrfachhohlformen deshalb, weil der Werkstoff erstarrt, bevor alle Einzelformen vollständig mit Werkstoff gefüllt worden.sind. Steigt der Druck dagegen zu schnell an, oder wird er zu lange aufrechterhalten, besteht die Gefahr, daß an den Formteilen Grate entstehen,

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die auf das Zuführen einer zu großen Werkstoffmenge zurückzuführen sind.

Die Gefahr, daß Druckschwankungen auftreten, die zu den vorstehend beschriebenen unerwünschten Wirkungen führen, "besteht insbesondere dann, wenn dünnwandige Formteile, z.B. Deckel, Behälter, Gehäuse usw. hergestellt werden, und in diesen Fällen muß die Hohlform zwar schnell gefüllt werden, doch darf die zugeführte Werkstoffmenge nicht zu groß sein. Hierbei handelt es sich häufig um die Erfüllung sich wiedersprechender Forderungen. Beispielsweise entstehen unvollständige Formteile, wenn der dynamische Druck unzureichend ist, das Entstehen von Graten wird durch einen zu hohen dynamischen Druck verursacht, und häufig entstehen verzogene bzw. verworfene Formteile, wenn eine zu große oder zu kleine Werkstoffmenge zugeführt wird.

Um das Auftreten unerwünschter Druckänderungen in solchen Hohlformen zu vermeiden, sind bereits verschiedene Arten von Steuer- bzw. Kegelvorrichtungen vorgeschlagen worden, die bei Spritzmaschinen oder dergleichen verwendet werden und dazu dienen sollen, die betreffende Maschine so zu steuern, daß sich der in der Hohlform herrschende Druck regeln läßt. Da es schwierig ist, einen dynamischen Druck zu regeln, ist z.B. bereits vorgeschlagen worden, nach dem sogenannten Volumenspeiseverfahren zu arbeiten, bei dem ein Endschalter oder dergleichen benutzt wird, um die bei jedem Speisevorgang zugeführte Werkstoffmenge zu regeln, und um die Förderschnecke zum Zuführen des Werkstoffs zu der Hohlform so zu steuern, daß sie jeweils eine vorbestimmte Bewegung ausführt, um den Werkstoff längs einer entsprechenden Strecke zu fördern. Dieses Verfahren erweist sich als brauchbar, solange der Endschalter genau arbeitet und das der Förderschnecke zugeordnete Rückschlagventil einwandfrei abdichtet. Jedoch lassen sich diese beiden Bedingungen nur selten während langer Zeitspannen erfüllen.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit, die dem vorstehend beschriebenen Volumenspeiseverfahren ähnelt und ebenfalls

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in der Praxis angewendet wird, besteht in dem sogenannten Gewichtsspeiseverfahren, bei dem das theoretische Werkstoffgewicht ermittelt wird, das benötigt wird, um die Hohlform vollständig zu füllen, und bei dem bei jedem Arbeitszyklus jeweils einmal die so bestimmte Werkstoff menge der Form zugeführt wird. Zwar hat es sich gezeigt, daß dieses Gewichtspeiseverfahren zu genaueren Ergebnissen führt als das beschriebene Volumenspeiseverfahren, doch haftet dem Gewichtspeiseverfahren im wesentlichen der Nachteil an, daß schon eine kleine Abweichung bezüglich des Gewichtes der der Form zugeführten Werkstoffmenge zu erheblichen Änderungen des Drucks in der Hohlform führt.

Bei einem weiteren Verfahren, das in manchen Fällen angewendet wird, wird die Transportgeschwindigkeit der Förderschnecke gefühlt, mittels welcher der Werkstoff der Form zugeführt wird. Bei diesem Verfahren besteht jedoch eine Schwierigkeit darin, daß eine Änderung der Fördergeschwindigkeit der Förderschnecke nicht notwendigerweise darauf zurückzuführen ist, daß sich die Hohlform vollständig mit Werkstoff gefüllt hat. Vielmehr kann eine solche Änderung auch auf das Vorhandensein anderer Faktoren zurückzuführen sein, welche das Fließen des Werkstoffs beeinflussen, und zwar zwischen dem Punkt, an dem der Werkstoff außer Berührung mit der Förderschnecke kommt, und dem Punkt, an dem der Werkstoff in die Hohlform eintritt. Da ferner der Druck in der Eohlform nicht direkt in der Hohlform gemessen wird, sondern an einem von der Hohlform entfernten Punkt, können andere Faktoren, z.B. eine Blockierung des Strömungsweges für den Werkstoff oder dergleichen, die Ursache dafür sein, daß sich eine Änderung der Transportgeschwindigkeit der Förderschnecke ergibt, ohne daß sich die Hohlform vollständig mit Werkstoff gefüllt hat. Somit besteht bei der Anwendung dieses Verfahrens die Gefahr, daß Uligenauigkeiten auftreten, die auf das Auftreten unterschiedlicher Drücke in der Hohlform zurückzuführen sind.

Zwar werden bis jetzt noch weitere Verfahren angewendet, doch ergeben sich bei allen diesen bekannten

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- 5 Verfahren ein oder mehrere ähnliche Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine dynamische Druckregelvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, bei Spritzmaschinen, Gießmaschinen und dergleichen ermöglicht, den Druck in einer Hohlform dadurch zu regeln, daß eine Regelung der der Hohlform zugeführten Werkstoffmenge erfolgt, die darauf beruht, daß der in der Hohlform herrschende Druck direkt in der Hohlform gefühlt bzw. gemessen wird, die es ermöglicht, den Druck in der Hohlform dadaurch zu regeln, daß Abweichungen vom Sollwert des Drucks in der Hohlform während eines bestimmten Arbeitszyklus nachgewiesen werden, und daß entsprechende Maßnahmen getroffen werden, um den Druck in der Hohlform während des gleichen Arbeitszyklus wieder auf den Sollwert zu bringen, während dessen die Abweichungen nachgewiesen wurden, und die es ermöglicht, auf gleichmäßige Yieise genau den Druck in der Hohlform aufrechtzuerhalten, der während jedes der aufeinander folgenden Arbeitsziele der Maschine eingehalten werden muß. Ferner ist durch die Erfindung eine dynamische Druckregelvorrichtung der genannten Art geschaffen worden, bei der der Druck in der Hohlform nicht durch eine mechanische Regelung der jeweils zugeführten Werkstoffmenge geregelt wird, so daß die Wirksamkeit der Vorrichtung nicht durch ein unterschiedliches Verhalten der eine solche mechanische Regelung bewirkenden mechanischen Teile beeinflußt wird, bei der eine elektronische Fühleinrichtung benutzt wird, um ein schnelles Ansprechen zu gewährleisten, so daß sich ein auftretender Druckanstieg schnell begrenzen läßt, die sich leicht in Verbindung mit Spritz- und Gießmaschinen benutzen läßt, die eine relativ lange Lebensdauer erreicht, und die sich relativ leicht einbauen und benutzen läßt.

Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß sich die genannte Aufgabe leicht mit Hilfe einer dynamischen Druckregelvorrichtung lösen läßt, bei der die Regelung des Drucks in der Hohlform dadurch bewirkt wird, daß die Füllmenge geregelt wird, mit der das Material der Hohlform zugeführt wird. Die dynamische Regelvorrichtung weist eine Einrichtung

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zum Fühlen des Drucks des der Hohlform zugeführten Materials auf, und es ist eine Einrichtung vorhanden, die ein Signal erzeugt, das dem durch die kühleinrichtung gefühlten Druck entspricht. Ferner gehört zu der Regelvorrichtung eine Einrichtung, die das durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte Signal mit zwei vorbestimmten Druckeinstellpunkten "bzw. Drucksollwerten vergleicht. Weiterhin ist eine erste Einrichtung vorhanden, die veranlaßt werden kann, den Werkstoff mit einer ersten Geschwindigkeit zu der Hohlform fließen zu lassen, und eine entsprechende zweite Einrichtung ermöglicht es, den Werkstoff mit einer zweiten Geschwindigkeit zu der Hohlform fließen zu lassen. Schließlich weist die Regelvorrichtung eine Regeleinrichtung auf, die darauf anspricht, daß das durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte Signal einen Pegel erreicht, der einem der beiden vorbestimmten Drucksollwerte entspricht, um die zuerst genannte Einrichtung zum Zuführen von Material wirkungslos zu machen, und die außerdem darauf anspricht, daß das durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte Signal den anderen der beiden Drucksollwerte erreicht, um die zweite Einrichtung zum Zuführen von Material außer Betrieb zu setzen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weißt die Fühleinrichtung einen Wandler oder Geber in Form eines Dehnungsmessers auf, der in die Hohlform eingebaut ist und dazu dient, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, das dem in der Kohlform gefühlten Druck entspricht. Dieses Signal wird so verstärkt, daß es sich praktisch verwerten läßt, es wird so geeicht, daß es den Druck in Krafteinheiten je Flächeneinheit angibt, und es wird mit den beiden vorher eingestellten Drucksollwerten verglichen. Bei dem einen dieser Sollwerte handelt es sich um einen hohen Druck, der in der Hohlform zur Wirkung gebracht werden soll, während es sich bei dem anderen Sollwert um einen dynamischen Drucksollwert handelt, d.h. um den Druck, der in der Hohlform zur Wirkung gebracht werden muß, um die Hohlform vollständig zu füllen und den Werkstoff festzudrücken, und zwar ohne Rücksicht auf Schwankungen der

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Viskosität des Werkstoffs, auf Ungenauigkeiten des Zeitgebers oder auf Schwankungen der Antriebsleistung. Die Spritzmaschine ist mit einem "Torwarts"-Einspritz-Elek— tromagneten versehen, der eingeschaltet werden kann, um das Zuführen von Drucköl zu dem Einspritzzylinder zu ermöglichen, und es ist ein Hilfseiektromagnet vorhanden, der eingeschaltet werden kann, um es einer Hochdruckpumpe zu ermöglichen, dem Einspritzzylinder Drucköl zuzuführen. Die dynamische Druckregelvorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, mittels welcher der Hilfseiektromagnet immer dann abgeschaltet wird, wenn festgestellt wird, daß der Druck in der Hohlform den dynamischen Solldruckwert überschritten hat, um die Hochdruckpumpe abzuschalten, während eine Haltepumpe fortfährt, dem Einspritzzylinder Drucköl zuzuführen; diese Steuereinrichtung schaltet den "Vorwärts¹*- Einspritz-Elektromagneten immer dann ab, wenn festgestellt wird, daß der Druck in der Hohlform den oberen Solldruckwert überschritten hat, so daß die Zufuhr von Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder vollständig unterbrochen wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. Λ eine teilweise als Schnitt gezeichnete perspektivische Darstellung einer Fühleinrichtung einer dynamischen Druckregelvorrichtung in Verbindung mit einer Spritzmaschinenform^

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Hauptteile einer Spritzmaschine mit einer dynamischen Druckregel vorrichtung ;

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des elektrischen Teils der dynamischen Druckregelvorrichtung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Hohlform in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzmaschine, wobei auf der

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Ordinate die Förderstrecke der Förderschnecke in Längeneinheiten und auf der Abszissenach.se Zeiteinheiten aufgetragen sind;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Hohlform in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzmaschine, wobei auf der Ordinatenachse der hydraulische Druck im Exnsprxtzzylxnder in Kräfteinheiten je Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Hohlform in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der !Spritzmaschine, wobei auf der Ordinatenachse der Druck des Werkstoffs an der Düse in Krafteinheiten ge Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind$

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Form in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzmaschine, wobei auf der Ordinatenachse der Druck des Werkstoffs im Trichter der Form in Krafteinheiten je Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind;

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Form in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzmaschine, wobei auf der Ordinaten-"achse der ^ruck des Werkstoffs am Einlaß der Form in Krafteinheiten ge Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind;

Fig. 9 eine bestimmte graphische Darstellung der Änderung des Drucks in der Form in Abhängigkeit von der Zeit während eines Arbeitszyklus der Spritzmaschine, wobei auf der Ordinatenachse der Druck des Werkstoffs in der eigentlichen Hohlform in Kräfteinheiteη ge Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind; und

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Fig. 10 eine graphische Darstellung einer typischen Kurve für den Druck des Kunststoffs in der eigentlichen Hohlform, auf der Ordinatenachse der Druck in Krafteinheiten je Flächeneinheit aufgetragen ist, während auf der Abszissenachse Zeiteinheiten aufgetragen sind.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Form dargestellt, wie sie bei Spritzmaschinen gewöhnlich verwendet wird. Zwar zeigt Fig. 1 eine bestimmte Spritzform, doch ist zu bemerken, daß es sich hierbei lediglich um ein Beispiel handelt, an dem die Anwendbarkeit der Erfindung erläutert werden soll, und daß sich die Erfindung ebenso gut auch bei Formen von anderer Art anwenden läßt. Hierzu gehören z.B. Formen mit beheiztem Trichter, Formen mit teilweise beheiztem Trichter, Formen mit isoliertem trichter sowie Formen, die zur Verwendung in Verbindung mit einer Spritzmaschine bestimmt sind, die mehrere Spritzdüsen aufweist. Ferner läßt sich die Erfindung bei Gießmaschinen anwenden, bei denen es erwünscht ist, Änderungen des zu gießenden Materials in der Hohlform der Gießmaschine zu vermeiden. Die Form 10, die sich gemäß Fig. 1 aus mehreren Teilen zusammensetzt, weist einen Kanal auf, zu dem ein Einguß 12 und ein Einlaß 14 gehören. Das eine Ende des Eingusses 12 mündet gemäß Fig. 1 an einer Außenfläche der Form 10, während das andere Ende des Eingusses mit dem Einlaß 14 verbunden ist. Der Einlaß 14 erstreckt sich zwischen dem Einguß 12 und der einzigen vorhandenen Hohlform 16. Zwa$ zeigt Fig. 1 eine Form 10 mit nur einer einzigen Hohlform 16, doch ist zu bemerken, daß die Form im Rahmen der Erfindung auch mehrere Hohlformen enthalten könnte.

In Fig. 2 sind die Heizteile einer insgesamt mit 18 bezeichneten Spritzmaschine schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 2 wird ein Werkstoff, der in die gewünschte Form gebracht werden soll, einer nicht dargestellten. Quelle aus einem Aufgabebehälter 20 zugeführt. Hierbei gelangt der Werkstoff auf bekannte Weise aus dem Aufgabebehälter 20 zu einem Raum zwischen einer Förderschnecke 22 und der

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Innenwand eines zylindrischen Gehäuses 24, in dem die Förderschnecke drehbar gelagert ist. Wird die Förderschneke 24 gedreht, wird der dem Innenraum des Gehäuses ^4 zugeführte Werkstoff durch die Förderschnecke geknetet und plastifiziert. Außerdem bewirkt die Drehung der Förderschnecke, daß der Werkstoff zu einem dem Abgabeende der Förderschnecke benachbarten Kaum gelangt, an den sich eine Düse 26 anschließt, über die Düse 26 wird der Werkstoff in den Hohlraum 16 der Form 10 eingespritzt. Genauer gesagt, bewegt sich hierbei der Werkstoffstrom von der Düse 26 aus gemäß Fig. 1 durch den Einguß 12 und den Einlaß 14 zu der Hohlform 16.

Gemäß Fig. 2 ist das rechte Ende der Förderschnecke 22 mit einem hydraulisch betätigbaren Einspritzzylinder verbunden. Auf eine noch zu erläuternde Weise wird ein Flud, z.B. Hydrauliköl, dem rechten Ende des Gehäuses nach Fig. 2 zugeführt, und dieses hydraulische Öl bewirkt, daß der Zylinder 28 zusammen mit der Förderschnecke 22 nach links bewegt wird_r Natürlich bildet die Hubstrecke der Förderschnecke 22 eine der veränderlichen Größen, welche die bei einem sogenannten Schuß zugeführte Werkstoffmenge bestimmen, d.h. diejenige Menge, welche über die Düse in die Form 10 eingespritzt wird und schließlich in die Hohlform 16 gelangt.

ITm Schwankungen des Drucks in der Hohlform zu vermeiden, die zum Entstehen von Graten, unvollständigen Formteilen und ungleichmäßigen Eigenschaften der Formteile führen, ist die Spritzmaschine nach Fig. 2 mit; einer nachstehend beschriebenen dynamischen Druckregelvorrichtung nach der Erfindung versehen. Die zugehörige, in Fig. 3 dargestellte elektrische Schaltung wird weiter unten beschrieben. In Fig. 2 ist die elektrische Schaltung der dynamischen Druckregelvorrichtung nach Fig. 3 durch einen Diagrammblock 30 angedeutet. Die erfindungsgemäße dynamische Druckregelvorrichtung ermöglicht es, den Druck in der Hohlform 16 dadurch zu regeln, daß sie die der Hohlform zugeführte Füllmenge des Werkstoffs in Abhängigkeit von

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Druckwerten regelt, die unmittelbar in der Hohlform 16 gefühlt werden. Gemäß Pig. 2 ist die Druckregelschaltung 30 an. eine Fühl einrichtung 32 enge schlossen, die auf eine noch zu erläuternde Weise arbeitet, um den Druck in der Hohlform 16 zu fühlen, und an ihrem anderen Ende ist die Druckregelschaltung an das hintere Ende des Gehäuses 24-angeschlossen.

Gemäß Fig. 1 gehören zu der Fühleinrichtung 32 ein Auswerferstift 34- und eine Kraftmeßeinrichtung 36. Der Auswerf er stift 34- ist in einer zu diesem Zweck vorhandenen Öffnung 37 der Form 10 so gelagert, daß er gegenüber der Hohlform 16 bewegbar ist. Hierbei ist das obere Ende des Auswerferstiftes 34- einer Öffnung 16a benachbart, die sich an die Hohlform 16 anschließt, so daß die Öffnung 16a beim Eintreten des zu formenden Werkstoffs in die Hohlform 16 von dem Werkstoff ausgefüllt wird, wobei der Werkstoff in der öffnung 16a zur Anlage am oberen Ende des Auswerferstiftes kommt und einen Druck auf den Auswerferstift ausübt. Der auf das obere Ende des Auswerf er st if te s 34- wirkende Druck steht in einer Beziehung zu dem Druck des in der Hohlform 16 enthaltenen Werkstoffs, der in die gewünschte. Form werden soll. Somit veranlaßt der zugeführte Werkstoff eine Bewegung des Auswerf er st if te s 34- nach unten, die in einer Beziehung zu dem auf ihn wirkenden Druck des Werkstoffs steht. Diese Bewegung des Auswerferstiftes wird auf eine noch zu erläuternde Weise gefühlt, so daß es möglich ist, den Druck des Werkstoffs in der Hohlform 16 zu messen.

Gemäß Fig. 1 arbeitet das untere Ende des Auswerferstiftes 34- mit der Kraftmeßeinrichtung 36 zusammen. Zu dieser Einrichtung gehört ein Geber bekannter Art, durch den die gemessenen Kraftwerte in elektrische Signale verwandelt werden. Genauer gesagt dient die Kraftmeßeinrichtung 36 zum Messen ihrer durch den Auswerferstift 34· bewirkten Verformung, die ihrerseits in Beziehung zu der Kraft steht, die auf den Auswerferstift durch den Druck des

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Werkstoffs in der Hohlform aufgebracht wird. Um eine solche Messung zu ermöglichen, weist die Kraftmeßeinrichtung 36 einen Dehnungsmesser auf, der geeignet ist, die beschriebene Verformung zu messen, die auf eine entsprechende beanspruchung zurückzuführen ist, Somit erzeugt die Kraftmeßeinrichtung ein Ausgangssignal in Form eines elektrischen Signals, das der durch den Dehnungsmesser gemessenen Beanspruchung bzw. Verformung entspricht.

Bei der in Fig. 3 dargestellten elektrischen Schaltung bewirkt der Druck des zu formenden "Werkstoffs in der Hohlform 16, daß ein elektrisches Ungleichgewicht bzw. eine Verstimmung bei einer Brückenschaltung 38 des zu der Kraftmeßeinrichtung 36 gehörenden Gebers auftritt. Diese elektrische Verstimmung bewirkt, daß ein elektrisches Signal einer ersten Verstärkerstufe 4-0 zugeführt wird, bei der es sich um einen der Bestandteile handelt, welche zu dem in Fig. 2 schematisch angedeuteten Druckregler 30 gehören. Die erste Verstärkerstufe 40 hat einen Differentialeingang und sie dient dazu, das elektrische Signal des Gebers der Fühleinrichtung 32 so verstärkt, daß es nutzbar gemacht werden kann. Von der ersten Verstärkerstufe 40 aus wird das elektrische Signal einer Eicheinrichtung 4-2 zugeführt, die dazu dient, die Vorrichtung so zu eichen, daß ein Ausgleich dafür geschaffen wird, daß zu der Kraftmeßeinrichtung 36 Geber gehören, die sich bezüglich ihrer Empfindlichkeit unterscheiden können.

¥on der Eicheinrichtung 42 aus wird das verstärkte Signal einem Schalter 44 mit mehreren Kontakten zugeführt, bei dem jeder Kontakt einem Auswerferstift von bestimmten Abmessungen zugeordnet ist. Der Schalter 44- dient zum Eichen des ihm zugeführten elektrischen Signals derart, daß es den Druck in der Hohlform 16 in den gewünschten Druckeinheiten anzeigt. Dies ist erforderlich, da die Kraftmeßeinrichtung 36 die Kraft fühlt, die der Auswerferstift 34- auf sie aufbringt. Jedoch bewirkt die Benutzung von Auswerf er st if ten, die sich bezüglich ihres Durchmessers unterscheiden, daß bei einem bestimmten wirksamen

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Druck in der Holilform 16 Kräfte von unterschiedlicher Größe auf die Heßeinrichtung 36 wirken.

Von demjenigen Kontakt des Schalters 44, welcher der jeweiligen Größe des Auswerferstiftes 34 entspricht, der in Verbindung mit der Form 10 benutzt wird, wird das Signal einer zweiten V er stärker stufe in Form eines Trennverstärkers 46 zugeführt, der dazu dient, eine Trennung zwischen dem zugeführten Signal und dem Ausgangssignal zu bewirken, und der gleichzeitig als Filter zur Wirkung kommt, das Störsignale der Fühleinrichtung 32 zurückhält, die auf das elektrische Rauschen zurückzuführen sind. Das Ausgangssignal der zweiten Verstärkerstufe bzw. des Trennverstärkers 46 durchläuft dann ein Potentiometer 48 zum Einstellen der Verstärkung sowie einen weiteren Verstärker 50» der mit einer dosierten Verstärkung arbeitet und die Aufgabe hat, das Signal so zu eichen, das ein daran angeschlossenes Anzeigegerät 52 den gemessenen Druck in Druckeinheiten anzeigt. Weiterhin wird das Signal einer in Fig. 3 schematisch angedeuteten Ausgangsklemme 54 zugeführt, an der ein dem Druck in der Hohlform analoges Signal erscheint, und die bei der dynamischen Druckregelvorrichtung vorzugsweise dazu dient, einen Hilfsausgang zum Ausgeben des Signals zu bilden.

Schließlich gelangt das Signal zu einem Komparatorteil der dynamischen Druckregelvorrichtung, zu dem drei Komparatoren 56, 58 und 60 gehören. Der Komparator 56 vergleicht das Signal mit dem an einer Segeleinrichtung 62 eingestellten Sollwert, der bei der Vorrichtung einen hohen bzw. oberen Sollwert bildet» Der Komparator 58 vergleicht das Signal mit einem an einer Regeleinrichtung 64 eingestellten Sollwert, bei dem es sich um einen für die Vorrichtung geltenden unteren Sollwert des Drucks in der Hohlform handelt. Der Komparator 60 vergleicht das Signal mit einem an einer weiteren Regeleinrichtung eingestellten Sollwert, welch letzterer den Sollwert der dynamischen Druckregelvorrichtung repräsentiert, d.h. den Sollwert des Drucks, der aufgebracht werden muß, um ein einwandfreies

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Julien der Form 10 und das gewünschte Festdrücken des Werkstoffs zu gewährleisten.

Überschreitet der Druck in der Hohlform 16 die an den Regeleinrichtungen 62, 64 und 66 eingestellten Sollwerte, treten die Komparatoren 56, 58 und 60 in Tätigkeit, d.h. sie erzeugen Ausgangssignale, durch die zugehörige Seiais 68, 70 und 72 betätigt werden. Eine Betätigung des Relais 68 zeigt an, daß der eingestellte obere Sollwert erreicht worden ist. Das Seiais 70 wird erregt, sobald der eingestellte untere Sollwert erreicht wird, und das Relais 72 wird betätigt, wenn der eingestellte Sollwert für die dynamische Druckregelvorrichtung überschritten worden ist.

Wird eines der Relais 68, 70 und 72 eingeschaltet, wird das betreffende Relais durch einen Satz von Haltekontakten 68a bzw. 70a bzw. 72a geschlossen gehalten, so daß die betreffenden Eontakte die zugehörigen Relais im eingeschalteten Zustand halten, wobei hierzu elektrische Energie verwendet wird, die der logischen Eel ais anordnung über eine Klemme 74· zugeführt wird. Somit bleiben die drei Relais nach dem Einschalten im erregten Zustand, bis ein Rückstellknopf betätigt wird, um zwei in Pig. 5 als geschlossen dargestellte Kontakte 88 zu öffnen, damit der Stromkreis zu den Spulen der Relais 68, 70 und 72 unterbrochen wird.

Bei der bevorzugten Ausfünrungsform der dynamischen Druckregelvorrichtung ist ferner ein Prüf- bzw. Warnrelais 78 vorhanden, das durch ein über eine Klemme 76 zuführbares Prüf- bzw. Warnsignal betätigt werden kann. Das Relais 78 hat die Aufgabe, anzuzeigen, ob sich an einem bestimmten Punkt während des Arbeitszyklus der Maschine ein unerwünschter Betriebszustand eingestellt hat oder nicht· Beim Einschalten des Relais 78 werden die zugehörigen Haltekontakte 78a geschlossen. Die Kontakte 78a arbeiten ähnlich wie die den Relais 68, 70 und 72 zugeordneten Haltekontakte 68a, 70a und 72a. Wird das Relais 78 eingeschaltet, werden

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außerdem gemäß Fig. 3 die Kontakte 78b geschlossen, so daß ein Strom zu zugehörigen Warnlampen 80, 82 und 84 fließen karnio Die Lampe 80 leuchtet auf, wenn ein zu hoher Druck auftritt, während die Lampe 82 beim Auftreten eines zu niedrigen Drucks eingeschaltet wird. Bei der Lampe 84 handelt es sich um eine Hauptwarnlampe, die anzeigt, daß entweder ein zu hoher oder ein zu niedriger Druck aufgetreten ist. Die Lampen 80, 82 und 84 werden durch das Relais 68 oder das Relais 70 betätigt. Genauer gesagt wird die Lampe 80 über das Relais 68 und die Kontakte 68b, die Lampe 82 über das Relais 70 und die Kontakte 70b und die Lampe 84 entweder über das Relais 68 und die Kontakte 68c oder über das Relais 70 und die Kontakte 70c gesteuert.

Gegebenenfalls kann die dynamische Druckregelvorrichtung mit einem Ausgang 86 versehen sein, an der eine Ausgangsspannung von 110 V erscheint, die es ermöglicht, eine Antriebseinrichtung für eine Hilfseinrichtung zu betreiben. Der Deutlichkeit halber ist die Schaltung des Ausgangs 86 in Fig. 3 gesondert dargestellt, doch ist zu bemerken, daß diese Schaltung im Fall ihrer Verwendung in Verbindung mit der Schaltung zum Steuern der Lampen 80, . 82 und 84 steht, so daß die genannte Spannung an dem Ausgang 86 erscheint, wenn entweder das Relais 68 die Kontakte 68d oder das Relais 70 die Kontakte 7Od betätigt, was jeweils dann geschieht, wenn die betreffende Lampe einen zu hohen bzw. einen zu niedrigen Druck anzeigt.

Gemäß Fig. 2 und 3 handelt es sich bei den durch die dynamische Druckregelvorrichtung erzeugten Steuer- bzw. Regelsignalen jeweils um die Tatsache, daß durch das Relais 68 oder das Relais 72 bestimmte Kontakte geschlossen werden. Genauer gesagt bewirken die Relais 68 und 72, daß die Kontakte 68e bzw. die Kontakte 72b nach Fig. 3 in Abhängigkeit von dem in der Hohlform 16 gefühlten Druck betätigt werden. Die Kontakte 68e und 72b sind vorzugsweise der auf der Schalttafel der Spritzmaschine schon vorhandenen logischen Einrichtung zugeordnet, so daß sie betätigt werden können, um gemäß Fig. 3 einen

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Elektromagneten 90 bzw. einen Elektromagneten 92 ein- bzw. auszuschalten.

Gemäß Fig. 2 bildet der Elektromagnet 90 als Bestandteil eines Magnetventils 104 den Vorwärts-Einspritz-Elektromagneten, der es ermöglicht, das Hydrauliköl nach Bedarf zu dem Einspritzzylinder 28 strömen zu lassen. Bei dem Elektromagneten 92, der einen Bestandteil eines weiteren Magnetventils 102 bildet, handelt es sich um einen Hxlfselektromagneten, der es ermöglicht, Hydrauliköl dem Einspritζzylinder 28 mit Hilfe einer Hochdruckpumpe bzw. einer Pumpe 98 mit hoher Förderleistung zuzuführen.

Sobald der durch die Fühleinrichtung 34 gefühlte Druck in der Hohlform 16 den mit Hilfe der Kegeleinrichtung eingestellten Drucksollwert der dynamischen Druckregelvorrichtung überschreitet, wird das Relais 72 eingeschaltet, so daß der Stromkreis zu dem Hxlfselektromagneten 92 unterbrochen wird, um diesen Elektromagneten stromlos zu machen und die Hilfspumpe 98 außer Betrieb zu setzen, so daß nur die Haltepumpe 94 Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 28 fördern kann. Sobald der durch die Fühleinrichtung 32 gefühlte Druck in der Hohlform den mit Hilfe der Eegeleinrichtung 62 eingestellten oberen Sollwert überschreitet, wird der Vorwärts-Einspritz-Elektromagnet 90 betätigt, um Jede Zufuhr von Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 28 unmöglich zu machen.

Gemäß Fig. 2 sind die Pumpen 94 und 98 mit einem Motor 106 zum Antreiben der Pumpen auf bekannte Weise gekuppelt. Ferner sind in die Leitungen zwischen den Pumpen 94 und 98 einerseits und dem Einspritzzylinder 28 andererseits vorzugsweise Kegelventile 96 und 100 eingeschaltet. Das Kegelventil 96 dient zum Einstellen des Haltedrucks, während das Kegelventil 100 zum Einstellen des Hilfsdrucks dient. Schließlich sind der Pumpe 98» der Pumpe 94· und dem Magnetventil 102 vorzugsweise Rücklaufbehälter 108, 110 und 112 zugeordnet,

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Bezüglich der Wirkungsweise des bis jetzt "beschriebenen Teils der dynamischen Druckregelvorrichtung ist festzustellen, daß bei diesem ieil der Druck des Werkstoffs während des Füllens der Hohlform gemessen wird. Genauer gesagt wird bei der dynamischen Druckregelvorrichtung der Druck in der Hohlform gefühlt, und der H^Ifs- bzw. Zusatzoder Verstärkerdruck wird entsprechend geregelt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ragt in den Hohlraum 16 der Iorm 10 eine Fühleinrichtung 32 hinein, die ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das dem in der Hohlform gefühlten Druck entspricht. Dieses Signal wird durch den Verstärker 40 verstärkt, um es verwertbar zu machen, es wird so geeicht, daß es den gefühlten Druck in Druckeinheiten anzeigt, und es wird mit Hilfe der Komparatoren 56, 58 und 60 mit mehreren vorbestimmten Drucksollwerten verglichen. Bei einem dieser »"erte handelt es sich um den mit Hilfe der Kegel einrichtung 64 eingestellten unteren Sollwer-t, bei dem zweiten Wert um einen mit Hilfe der Kegeleinrichtung 62 eingestellten oberen Sollwert und bei dem dritten Wert um einen mit Hilfe der Kegeleinrichtung 66 eingestellten dynamischen Drucksollwert. Dieser letztere Sollwert entspricht dem Druck, der auf die Hohlform 16 aufgebracht wird, um die Hohlform vollständig mit Werkstoff zu füllen und den Werkstoff festzudrücken, und zwar ohne Hücksicht auf Änderungen der Viskosität des Werkstoffs, Ungenauigkeiten der zeitabhängigen Steuerung oder Schwankungen bei der Energiezufuhr. Die Spritzmaschine 18 ist mit einem Vorwärts-Einspritz-Elektromagneten 90 versehen, der eingeschaltet werden kann, um Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder 28 strömen zu lassen, sowie mit einem Hilfs- oder Verstärkungselektromagneten 92, der eingeschaltet werden kann, um die Hochdruckpumpe 98 zu veranlassen, dem Einspritzzylinder 28 Hydrauliköl unter hohem Druck zuzuführen. Die dynamische Druckregelvorrichtung weist Steuer- bzw. Kegeleinrichtungen auf, zu denen das KeIais 72 gehört, durch das der Hilfselektromagnet 92 abgeschaltet wird, sobald der Druck in der Hohlform 16 den mit Hilfe der Kegeleinrichtung 66 eingestellten Sollwert des dynamischen Drucks überschreitet, damit

die Hochdruckpumpe 98 außer betrieb gesetzt wird, und damit nur noch die Haltepumpe 94 dem Einspritzzylinder 28 Hydrauliköl zuführen kann; ferner gehört zu diesen iiegeleinrichtungen das Relais 68, das den Vorwärts-Einspritz-Elektromagneten 90 abschaltet, sobald der Druck in der Hohlform den mit Hilfe der Hegeleinrichtung 62 eingestellten oberen Sollwert überschreitet, um die Zufuhr von Hydrauliköl zu dem Einspritzzylinder vollständig zu beenden·

Fig. 4 bis 9 zeigen in graphischen Darstellungen die Änderungen des Drucks, die während eines Arbeitszyklus einer Spritzmaschine an verschiedenen Punkten in der Maschine fühlbar sind, auf der £>asis gleicher Zeiteinheiten. Schon ein kurzer Blick auf die in Fig. 4 bis 9 gezeigten Kurven läßt erkennen, daß mit zunehmendem Abstand des Druckfühlpunktes von der Hohlform der Unterschied zwischen der Druckänderung, die sich tatsächlich in der Hohlform abspielt, und den Druckänderungen an weiter davon entfernten Punkten ständig zunimmt. Somit zeigen diese graphischen Darstellungen deutlich, wie wichtig es ist, den direkt in der Hohlform gefühlten Druck als Ausgangspunkt für die Korrekturen zu benutzen, die erforderlich sind, um bei dem zu formenden Werkstoff Druckschwankungen zu vermeiden, die zum Entstehen von Graten, unvollständigen Formteilen und ungleichmäßigen Eigenschaften der Erzeugnisse führen wurden.

Die beschriebene dynamische Druckregelvorrichtung kann nicht nur in der vorstehend beschriebenen Weise benutzt werden, sondern es ist gemäß der Erfindung auch möglich, Schaltungseinrichtungen vorzusehen, die es der Vorrichtung 30 ermöglichen, zwei zusätzliche Steuer- bzw. Hegelvorgänge durchzuführen. Gemäß Fig. 3 kann man die Vorrichtung 30 mit einer Schaltungseinrichtung versehen, die es ermöglicht, die Regeleinrichtung 66 zu verstellen, wenn entweder der mit Hilfe der Regeleinrichtung 62 eingestellte obere Drucksollwert oder der mit Hilfe der Regeleinrichtung 64 eingestellte untere Drucksollwert überschritten wird. Erforderlichenfalls kann man dafür

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sorgen, daß eine Verstellung in der Weise erfolgt, daß sie wirksam wird, um die Regeleinrichtung 66 neu einzustellen, d.h. um einen neuen Sollwert für den dynamischen Druck einzustellen, mit dem die Maschine während ihres nächsten Arbeitsspiels arbeiten soll. Genauer gesagt wird zu diesem Zweck die Druckregelvorrichtung 30 gemäß Fig. 3 mit einer Schaltungseinrichtung 114 versehen, die in der in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 116 angedeuteten Weise mit der Regeleinrichtung 66 verbunden ist. Der Deutlichkeit halber sind in Fig. 3 nicht alle Einzelheiten dieser Anordnung dargestellt, doch sei bemerkt, daß die Schaltungseinrichtung 114 ferner über eine Klemme 118 mit der Leitung verbunden ist, welche die Relais 68 und 70 miteinander verbindet. Wird der mit Hilfe der Regeleinrichtung 62 eingestellte obere Drucksollwert überschritten, so daß das Relais 68 eingeschaltet wird, bewirkt dieser Einschaltvorgang nicht nur, daß die übrigen Kontakte in der weiter oben beschriebenen Weise geöffnet bzw. geschlossen werden, sondern es werden auch die Kontakte 68f nach Fig. 3 geschlossen. Hierdurch wird die Schaltungseinrichtung 114 veranlaßt, der Regeleinrichtung 66 ein Signal zuzuführen, . mittels dessen diese Regeleinrichtung auf einen niedrigeren Sollwert eingestellt wird. Überschreitet der Druck in der Hohlform den mit Hilfe der Regeleinrichtung 64 eingestellten unteren Drucksollwert, wird das Relais 70 eingeschaltet, so daß die übrigen Kontakte in der schon beschriebenen Weise geöffnet bzw. geschlossen werden, wobei außerdem gemäß Fig. 3 die Kontakte 7Oe geschlossen werden. Hierdurch wird die Schaltungseinrichtung 114 veranlaßt, der Regeleinrichtung 66 ein Signal zuzuführen, durch das an dieser Regeleinrichtung ein höherer Sollwert eingestellt wird. Somit ist ersichtlich, daß es die dynamische Druckregelvorrichtung 30 auch ermöglicht, den mit Hilfe der Regeleinrichtung 66 eingestellten Drucksollwert nach Bedarf zu ändern.

Bei einer anderen Betriebsart der dynamischen Druckregelvorrichtung 30 zum Durchführen eines Druckregelvorgangs werden sowohl eingestellte Drucksollwerte als auch

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eingestellte Ealtsollwerte benutzt, um die Parameter festzulegen, nach denen sich die Bedingungen richten, unter denen sich der Spritzvorgang bei der Maschine abspielt. Wie eingangs erwähnt, sind Spritzmaschinen gewöhnlich so ausgebildet, daß sie dem Kunststoff in dem Heizzylinder jeweils eine konstante Energiemenge zuführen. Beispiels·»· weise benutzt man 'Temperaturregler, um sorgfältig die Wärmemenge einzustellen, die dem Kunststoff in dem Heizzylinder durch Wärmeleitung zugeführt wird. Entsprechend wird eine sorgfältige Regelung der Bewegung der Förderschnecke, des Gegendrucks und der Drehung bewirkt, um die mechanische Energie einzustellen, die auf den Kunststoff übertragen wird. Bei dem hydraulischen Kreis wird der Einspritzdruck mit Hilfe elektrohydraulischer oder mechanischer Überdruckventile geregelt, so daß sich genau der gewünschte Druck des Kunststoffs erzielen läßt. Insgesamt wird hierdurch erreicht, daß der tieizzylinder Kunststoff enthält, dem relativ gleichmäßige Energiemengen zugeführt worden sind. Während des Spritzvorgangs, d.h. beim Überführen des Kunststoffs aus dem Heizzylinder in die verschiedenen Hohlformen, treten jedoch hohe Energieverluste auf. Diese Verluste sind in erster Linie auf Schwankungen der Viskosität des Kunststoffs zurückzuführen, die durch den nicht-Hewtonschen und den unstetigen Zustand verursacht werden, bei dem der Prozeß abläuft. Unterschiede bezüglich der Energieverluste können auch auf örtliche U_nterschiede bezüglich der Zusammensetzung zurückzuführen sein, ferner auf Unterschiede zwischen den verschiedenen verarbeiteten Harzchargen, fehlerhaftes Arbeiten der Spritzmaschine sowie fehlerhafte Bedienung. Infolgedessen kann der Energieinhalt des Kunststoffs in der Hohlform starken Schwankungen unterworfen sein. Dies führt zu Unterschieden bezüglich des Kunststoffsdrucks in der Hohlform sowie bezüglich der benötigten Stillzeiten, so daß sich Änderungen im Zustand des Kunststoffs ergeben, die sich in Unterschieden bei den fertigen Normteilen sowie bei bestimmten Eigenschaften auswirken, z.B. bei der Schrumpfung, der festigkeit und der Orientierung. Betrachtet man die hierbei geltende allgemeine

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Energiegleichung, erkennt man, daß die Energie gleich der Summe des Produktes aus Druck und Volumenänderung (Pdv) und des Produktes aus dem Volumen und der Druckänderung (Vdp) ist. Der dem Ausdruck Pdv entsprechende Seil dieser Gleichung kann bei Kunststoffen gewöhnlich vernachlässigt werden, da er nur etwa 10% der gesamten Energiemenge entspricht, die in dem Kunststoff während des Fließens erzeugt wird. Der dem Ausdruck Vdp entsprechende !Teil der Energiegleichung ist dagegen von sehr erheblicher Bedeutung, da er praktisch den gesamten Energieinhalt des Kunststoffs in der Spritzform bestimmt. Eine typische Kurve, bei welcher der Druck in der Hohlform über der Zeit aufgetragen ist, umfaßt drei wichtige Abschnitte, die den Vorgängen des Füllens, des Pestdrückens und des Abkühlens des Kunststoffs entsprechen. E¹Ur Eegelungszwecke kommen insbesondere die Füll- und Festdrückvorgänge in Frage, denn nur während dieser Vorgänge können Änderungen bezüglich der Einstellung von Kegelelementen der Maschine den Zustand des Kunststoffs in der Form beeinflussen. Nachdem in der Hohlform ein Druckmaximum erreicht worden ist, erstarrt der eingespritzte Kunststoff iii den Einlassen der Hohlformen, so daß praktisch keine Verbindung mehr zwischen dem Einspritzzylinder und der Spritzform besteht. Infolgedessen wirken sich Änderungen der Stellung von Kegelgliedern in diesem Zeitpunkt nicht mehr auf die Hohlformen aus.

Durch die Erfindung ist jedoch ferner eine dynamische Druckregelvorrichtung 30 geschaffen worden, bei der es möglich ist, den Spritzvorgang mit Hilfe von Druck- und Zeitsollwerten zu regeln, wobei der Druck des Kunststoffs entsprechend einer bestimmten Kurve verläuft. Fig. 10 zeigt eine typische Kurve des Drucks des Kunststoffs in der Hohlform 16, bei der zwei Punkte P1 und P2 besonders bezeichnet sind, die für bestimmte Zeitpunkte gelten, in denen jeweils ein bestimmter Druck herrscht. Gemäß Fig. bezeichnet der Punkt P2 einen Punkt, der dem Maximaldruck entspricht, welcher in der Hohlform 16 erreicht werden soll. Wird dieser vorher eingestellte Punkt P2 erreicht, ist es

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möglich, eine entsprechende Steuerschaltung automatisch zu "betätigen. Zwar bezeichnet in Fig. 10 der Punkt P2 den höchsten in der Hohlform erreichten Druck, doch ist zu bemerken, daß man auch andere Punkte auf der Kurve als Einstellpunkt P2 wählen könnte, was sich jeweils nach der Art der Steuerschaltung richtet, die beim Erreichen des Punktes P2 getriggert werden soll. Überschreitet der tatsächliche Druck in der Hohlform 16 den Punkt P2, so daß z.B. der Punkt PH erreicht wird, muß man den dem Punkt P1 entsprechenden Drucksollwert herabsetzen. Erreicht dagegen der tatsächliche Druck in der Hohlform den Punkt P2 nicht, so daß z.B. nur der Punkt PL erreicht wird, muß man den Drucksollwert für den Punkt P1 erhöhen.

Gemäß lig. 10 bezeichnet der Punkt P1 für den unteren Drucksollwert einen Punkt, an dem sich der Druck mit Hilfe der Einstellung der Einspritzpumpe ändern läßt, so daß sich eine tatsächliche Änderung des Drucks in der Hohlform ergibt,, Eine Änderung des eingestellten Solldrucks für die Zusatzpumpe 98 findet nur statt, wenn im Zeitpunkt ti der Druck des Kunststoffs höher oder niedriger ist, als es dem eingestellten Sollwert P1 entspricht. Um ein Beispiel zu geben, ist in Pig. 10 angenommen, daß der Druck P1 im Zeitpunkt ti auftritt. Solange dieser Zustand bestehen bleibt, wird der Einspritzdruck nicht geändert, denn es ist vorher festgelegt worden, daß dann, wenn sich im Zeitpunkt ti der Druck P1 einstellt, der Druck des Kunststoffs in der Hohlform 16 den Sollwert P2 erreicht. Wird jedoch der Druck P1 schneller erreicht, z.B. gemäß B¹Xg. 10 im Zeitpunkt tL, so daß im Zeitpunkt ti der Druck des Kunststoffs den Sollwert P1 überschreitet, ist es mit Hilfe der dynamischen Druckregelvorrichtung 30 möglich, die Einspritzpumpe zu veranlassen, einen niedrigeren Druck zur Wirkung zu bringen. Liegt dagegen der Druck des Kunststoffs im Zeitpunkt ti unter dem Sollwert P1, d.h. wird dieser Sollwert langsamer erreicht, z.B. gemäß I¹Xg. 10 z.B. im Zeitpunkt tH, bewirkt die Druckregelvorrichtung 30, daß die Verstärkerpumpe 98 den Druck in der Hohlform erhöht. Auf diese Weise wird die Zufuhr von Energie zu dem Kunststoff in der Spritzform 10

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geregelt. Infolge der Massenträgheit des Kunststoffs und des Hydrauliköls wird zwar der Druck des Kunststoffs in der Hohlform 16 weiter ansteigen, nachdem die ■Verstärkerpumpe 98 außer Betrieb gesetzt worden ist, doch hat diese Trägheit einen endlichen Wert, und daher kann man die Drucksollwerte P1 und P2 nach hinten oder oben verstellen, um die Wirkung dieser Trägheitsenergie auf den Druck in der Hohlform auszugleichen.

3?mg. 2 zeigt eine Schaltung, die es ermöglicht, die Sollwerte in der vorstehend beschriebenen Weise zu ändern. Zu dieser Schaltung gehört ein Zeitgeber 120, der in Verbindung mit einem Leistungsverstärker 122 und einem Regelventil 124 steht. Der Zeitgeber 120 wird mit Hilfe eines Druckknopfschalters 126 in Betrieb gesetzt, der mit dem nicht dargestellten Startschalter der Spritzmaschine 10 gekuppelt ist, so daß der Zeitgeber anläuft, wenn der Startschalter betätigt wird, um ein Arbeitsspiel der Spritzmaschine einzuleiten. Der Zeitgeber 120 weist eine Einrichtung 128 auf, die es ermöglicht, an dem Zeitgeber einen vorbestimmten oberen Zeitsollwert einzustellen, und es ist eine Einrichtung 130 vorhanden, die es ermöglicht, an dem · Zeitgeber einen unteren Zeitsollwert einzustellen. Der Zeitgeber 120 ist auf eine in Fig. 2 aus Gründen der Deutlichkeit nicht dargestellte Weise so geschaltet, daß ihm ein Strom über Klemmen 132 und 134· zugeführt werden kann· Diese Schaltung nach Fig. 2 arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Der Druck des Kunststoffs in der Hohlform 16 wird durch die !Fühleinrichtung 32 gefühlt. Dieser Druck wird auf die Regelvorrichtung 30 übertragen, die das entsprechende Signal in der weiter oben beschriebenen V/eise verarbeitet und verstärkt, Wird festgestellt, daß der Kunststoff in der Hohlform den Druck P1 erreicht hat, der dem mit Hilfe der Hegeleinrichtung 66 eingestellten Sollwert entspricht, wird das zugehörige Relais 72 eingeschaltet, was zur Folge hat, daß die Kontakte 72a geschlossen werden, um den Zeitgeber 120 anzuhalten. Der Zeitpunkt, den der Zeitgeber 120 im Zeitpunkt des Still_ setzens anzeigt, wird mit dem eingestellten Zeitsollwert

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ti verglichen. Wird eine Abweichung zwischen ti und dem tatsächlichen Zeitpunkt festgestellt, in dem der Druck P1 erreicht wird, wird das Kegelventil 124 verstellt, um praktisch den Druck des durch die Verstärkerpumpe 98 geförderten E'ludes zu erhöhen oder zu senken. Genauer gesagt wird beim Auftreten einer solchen Abweichung durch den Zeitgeber 120 ein Signal dem leistungsverstärker 122 zugeführt, der dieses Signal verstärkt und es dann dem Kegelventil 124 zuführt, damit die Durchsatzgeschwindigkeit entsprechend eingestellt wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kegelventil 124 ein elektrohydraulisches Ventil der bei Spritzmaschinen gebräuchlichen Art. Jedoch könnte die soeben beschriebene Verstellung des Regelventils auch auf andere Weise bewirkt werden, z.B. mittels eines Servomotors zum Verstellen eines hydromechanisch^η Ventils oder gegebenenfalls mit der Hand. Der Sollwert P1 wird so gewählt, daß der Druck des Kunststoffs in der Eohlform einen vorbestimmten Drucksollwert P2 erreicht, der seinerseits so gewählt wird, daß die Hohlform 16 stets vollständig gefüllt wird, d.h. daß die Füllmenge niemals zu klein wird, bzw. daß niemals eine zu große Werkstoffmenge zugeführt wird, damit das Entstehen von Graten an den Normteilen vermieden wird. Die Höhe des Drucks P1 wird stets so gewählt, daß dieser Druck unter dem Sollwert P2 liegt, damit sich ein Zeitintervall ergibt, während dessen die Änderung des hydraulischen Drucks, die durch den Druck P1 bewirkt wird, während des gleichen Arbeitsspiels Änderungen des Drucks in der Hohlform herbeiführen kann. Es ist nunmehr ersichtlich, daß durch die Erfindung eine dynamische Druckregelvorrichtung geschaffen worden ist, die es ermöglicht, die gesamte Energiemenge zu regeln, die in einer Spritzform zur Wirkung gebracht wird, und zwar ohne Rücksicht auf bei dem Prozeß auftretende Änderungen oder Schwankungen, daß es diese Vorrichtung ermöglicht, die Geschwindigkeit zu regeln, mit der diese Energie in der Hohlform zur Wirkung gebracht wird, wodurch die Durchsatzgeschwindigkeit und die molekulare Orientierung geregelt werden.

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Vorstehend wurde nur eine Ausführungsform einer dynamische Druckregelvorrichtung beschrieben, doch kann man diese Vorrichtung im Rahmen der Erfindung in der verschiedensten Weise abändern. Genauer gesagt wurde eine dynamische Druckregelvorrichtung beschrieben, die drei Regelfunktionen ermöglicht, nämlich das Fühlen und Einstellen des Drucks in der Hohlform im Verlauf des betreffenden Arbeitsspiels, das Mobilieren des Einstellpunktes bzw. Sollwertes für den dynamischen Druck für nachfolgende Arbeitsspiele sowie das Ändern des Zeitpunktes im Verlauf eines Arbeitsspiels, in dem der Sollwert des dynamischen Drucks erreicht wird, doch ist es natürlich gegebenenfalls auch möglich, bei der dynamischen Druckregelvorrichtung die Schaltungseinrichtung 114 oder den Schaltkreis mit dem Zeitgeber 12o fortzulassen. Es wurde zwar anhand von Fig. 1 eine bestimmte Ausführungsform einer Fühleinrichtung zur Verwendung bei der dynamischen Druckregelvorrichtung beschrieben, doch ist zu bemerken, daß man auch jede beliebige andere Fühleinrichtung benutzen könnte, die es ermöglicht, bei einem in eine Hohlform eingeschlossenen Werkstoff den Druck oder die Einwirkungszeit zu messen. Hierzu gehören z.B. Dehnungsmeßstreifen sowie piezoelektrische oder mit Transistoren arbeitende Einrichtungen zum Fühlen von Kräften oder Drücken. Die Kraft oder der Druck kann direkt an dem Werkstoff in der Hohlform gefühlt werden, doch ist es auch möglich, eine Fernanzeige mit Hilfe von Auswerferstiften, anderen durch den Werkstoff betätigbaren Stiften oder ähnlichen Kraftübertragungeeinrichtungen zu bewirken. Ferner kann die Fühleinrichtung als Geber der Schieber- oder Knopf- bzw. Kapselbauart ausgebildet sein. Weiterhin kommen Geber der Membranbauart in Frage, mittels welcher der Druck des Werkstoffs unmittelbar an einer Wand der Hohlform oder im Inneren der Hohlform gefühlt werden kann. Zwar sind bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Elektromagnete betätigbare Ventile vorhanden, doch ist zu bemerken, daß man im Rahmen der Erfindung auch andere Arten von Ventilen benutzen könnte, die sich mit Hilfe elektrischer Signale betätigen lassen,

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- "do -

Gemäß der vorstellenden Beschreibung ist durch, die Erfindung eine dynamische Druckregelvorrichtung geschaffen worden, die es ermöglicht, bei Spritz- und Gießmaschinen den Druck in der bzw. jeder Hohlform dadurch zu regeln, daß die der Hohlform zugeführte Werkstoffüllmenge in Abhängigkeit von dem Druck in der Hohlform geregelt wird, der unmittelbar in der Hohlform gefühlt wird. Diese dynamische Druckregelvorrichtung ermöglicht es, den Druck in der Hohlform dadurch zu regeln, daß Abweichungen des Drucks vom Sollwert während eines bestimmten Arbeitszyklus gefühlt werden, und daß in Abhängigkeit von dem gefühlten Druck entsprechende Verbindungen hergestellt werden, um den Druck in der Hohlform noch während des gleichen Arbeitszyklus wieder auf den erforderlichen Wert zu bringem, während dessen die Abweichungen nachgewiesen werden. Ferner ist es möglich, die dynamische Druckregelvorrichtung mit einer Schaltungseinrichtung zu versehen, die es gestattet, den Sollwert des dynamischen Drucks während aufeinander folgender Arbeitsspiele der Maschine erforderlichenfalls zu modulieren, und/oder sie läßt sich mit einem Zeitgeber ausrüsten, der geeignet ist, den Zeitpunkt zu ändern, in dem während eines Arbeitsspiels der Maschine der Sollwert des dynamischen Drucks erreicht wird. Somit steht jetzt eine dynamische Druckregelvorrichtung zur Verfügung, die es ermöglicht, während aller aufeinander folgender Arbeitsspiele der Maschine gleichmäßig genau den richtigen Druck in der Hohlform zur Wirkung zu bringen. Weiterhin arbeitet diese Vorrichtung zum Kegeln des Drucks in der Eohlform mit einer elektronischen Fühl einrichtung, so daß sich kurze Ansprechzeiten ergeben und es möglich ist, den Druckanstieg schnell zu begrenzen. Schließlich ist durch die Erfindung eine dynamische Druckregelvorrichtung für eine Hohlform geschaffen worden, die sich leicht in Verbindung mit Spritz- und Gießmaschinen bekannter Art benutzen läßt, die eine relativ lange Lebensdauer erreicht, und die leicht eingebaut und benutzt werden kann_o

Ansprüche: 409845/0796

Claims

ANSPRÜCHE

\,i Dynamische Druckregelvorrichtung zum Regeln des Drucks in der Hohlform einer Spritzmaschine bzw. einer Gießmaschine, gekennzeichnet durch eine Fühleinrichtung (32, 34, 36) zum Fühlen des Drucks des der Hohlform (16) zugeführten Werkstoffs, eine Signalerzeugungseinrichtung (39, 4o, 42, 44, 46) zum Erzeugen eines Signals, das dem durch die Fühleinrichtung gefühlten Druck entspricht, Einrichtungen (56, 58, 6o) zum Vergleichen des erzeugten Signals mit zwei vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerten (Pl, P2), eine erste Einrichtung (94), die dazu dient, den Werkstoff zu veranlassen, mit einer ersten Durchsatzgeschwindigkeit zu der Hohlform zu strömen, eine zweite Einrichtung (98), die dazu dient, den Werkstoff zu veranlassen, mit einer zweiten Durchsatzgeschwindigkeit zur Hohlform zu strömen, sowie durch Steuereinrichtungen (68, 7o, 72), die darauf ansprechen, daß das Signal einen der beiden vorbestimmten, eingestellten Solldruckwerte erreicht, um eine Änderung der ersten Durchsatzgeschwindigkeit zu bewirken, mit der der Werkstoff durch die erste Einrichtung veranlaßt wird, zu der Hohlform zu strömen, sowie darauf, daß das Signal den anderen der beiden vorbestimmten, eingestellten So11druckwerte erreicht, um die zweite Geschwindigkeit zu ändern, mit der der Werkstoff durch die zweite Einrichtung veranlaßt wird, zu der Hohlform zu strömen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fühleinrichtung (32) einen Auswerferstift (34) aufweist, der in der Form (lo) so gelagert ist, daß er in Berührung mit dem der Hohlform (16) zugeführten Werkstoff kommt sowie eine Kraftlufteinrichtung (36), die in der Form so unterstützt ist, daß sie in Berührung mit einem Ende des Auswerferstiftes steht, damit es möglich ist, den Druck zu ermitteln, der durch den der Hohlform zugeführten Werkstoff auf den Auswerferstift ausgeübt wird.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SignalerZeugungseinrichtung eine ^rückenschaltung (38) aufweist, die ein elektrisches Signal liefert, wenn in ihr eine elektrische Verstimmung auftritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Vergleichseinrichtungen mehrere Komparatoren (56, 58, 60) sowie mehrere Hegeleinrichtungen (62, 64, 66) zum Einstellen der Komparatoren auf vorbestimmte Drucksollwerte (P1, P2) gehören, so daß das durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte Signal durch die verschiedenen Komparatoren mit den mit Hilfe der Regeleinrichtungen eingestellten Drucksollwerten verglichen wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der ersten Einrichtung, die den Werkstoff veranlaßt, mit einer ersten Durchsatzgeschwindigkeit zu der Eohlform (16) zu strömen, eine erste Pumpe (94) gehört, und daß zu der zweiten Einrichtung zum Zuführen von Werkstoff zu der Hohlform mit einer zweiten Durchsat zgeschwindigke it eine zweite Pumpe (98) gehört.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Relais (72) vorhanden ist, das darauf anspricht, daß das Signal einen der beiden vorbestimmten, eingestellten Solldruckwerte erreicht, um die erste Einrichtung (94) zum Zuführen von Werkstoff zu der Hohlform (16) wirkungslos zu machen, und daß eine Relaxsanordnung (68, 70) vorhanden ist, die darauf anspricht, daß das Signal den anderen der beiden vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte erreicht, um die zweite Einrichtung (98) zum Zuführen von Werkstoff zu der Hohlform wirkungslos zu machen«
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung darauf anspricht, daß das Signal den einen der beiden vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte (P1, P2) erreicht, um während des gerade ablaufenden Arbeitsspiels der Maschine (18) die genannte

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erste Einrichtung (94-) wirkungslos zu machen, sowie darauf, daß das Signal den anderen der beiden vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte erreicht, um während des gleichen Arbeitsspiels der Maschine die zweite Einrichtung (98) wirkungslos zu machen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungseinrichtung (114) vorhanden ist, die es ermöglicht, eine Änderung eines der beiden vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte während des nächsten Arbeitsspiels der Maschine zu bewirken, wenn der durch die kühleinrichtung (32) gefühlte Druck des der Hohlform (16) zugeführten Werkstoffs die Obergrenze oder die Untergrenze des festgelegten Druckbereichs überschritten hat ο
9. "Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (120) vorhanden ist, der dazu dient, die Zeitspanne, nach der das Signal einen der beiden vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte erreicht hat, mit einer vorbestimmten Zeitspanne zu vergleichen, um eine Änderung der ersten Durchsatzgeschwindigkeit zu bewirken, mit der der Werkstoff der Eohlform (16) zugeführt wird, wenn das gefühlte Signal den einen der beiden vorbestimmten, eingestellten Solldruckwerte nach einer Zeitspanne erreicht hat, die sich von der festgelegten Zeitspanne unterscheidet«
10. Dynamische Druckregelvorrichtung zum Kegeln des Drucks in der Hohlform einer Spritzmaschine bzw. einer Gießmaschine, gekennzeichnet durch eine kühleinrichtung (J2) mit einem Geber in Form eines Dehnungsmessers zum Fühlen des Drucks des der Hohlform (16) zugeführten Werkstoffs, eine Signalerzeugungseinrichtung (36) zum Erzeugen eines Signals, das dem durch die Fühleinrichtung gefühlten Druck entspricht, eine Einrichtung (40) zum Verstärken dieses Signals derart, daß das Signal nutzbar gemacht wird, eine Einrichtung (46) zum Eichen des Signals derart, daß er den gefühlten Druck in Druckeinheiten angibt, Komparatoren zum Vergleichen des Signals mit mehreren vor·»-

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bestimmten, eingestellten Solldruckwerten (Pi, P2), zu denen eine erste Komparatoranordnung (£6,58) zum Vergleichen des Signals mit einem hohen Solldruckwert (P2) und ein zweiter Komparator (60) zum vergleichen des Signals mit einem dynamischen, eingestellten Solldruckwert (Pi) gehören, eine erste Einrichtung (94-), die den Werkstoff veranlaßt, mit einer ersten Durchsatzgeschwindigkeit zu der Hohlform zu strömen, eine zweite Einrichtung (98), die den Werkstoff veranlaßt, mit einer zweiten Durchsatzgeschwindigkeit zu der Hohlform zu strömen, sowie durch Steuereinrichtungen (68, 70, 72), die darauf ansprechen, daß das Signal einen der vorbestimmten, eingestellten Solldruckwerte erreicht, um die erste Einrichtung zum Zuführen von Werkstoff wirkungslos zu machen, sowie darauf, daß das Signal den anderen vorbestimmten, eingestellten Solldruckwert erreicht, um die zweite Einrichtung zum Zuführen von Werkstoff wirkungslos zu machen.
11. Vorrichtung nach Anspruch iO, dadurch gekennzeichnet, daß zu der ersten Einrichtung (94-) zum Zuführen von Werkstoff zu der Hohlform (i6) mit einer ersten Durchsatzgeschwindigkeit ein erstes Ventil (104) mit einem ersten Elektromagneten gehörte
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (98) betätigbar ist, um Werkstoff zu veranlassen, zu der Hohlform (16) mit einer zweiten Durchsatzgeschwindigkeit zu strömen, und daß zu dieser Einrichtung ein zweites Ventil (102) mit einem zweiten Elektromagneten zum Betätigen dieses Ventils gehört.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Heiais (72) vorhanden ist, das darauf anspricht, daß das Signal einen der vorbestimmten, eingestellten Drucksollwerte (P1) erreicht, um die erste Einrichtung (94-) zum Zuführen von Werkstoff wirkungslos zu machen, und daß eine Relaisanordnung (68, 70) vor-

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handen ist, die darauf anspricht, daß das Signal den anderen vorbestimmten, eingestellten Drucksoliwert erreicht, um die zweite Einrichtung (98) zum Zuführen von Werkstoff wirkungslos zu machen·

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